BR112013000801B1

BR112013000801B1 - CONTROL DEVICE AND ACTIVATION CONTROL METHOD FOR A ROTATING AC MACHINE

Info

Publication number: BR112013000801B1
Application number: BR112013000801-6A
Authority: BR
Inventors: Sho KATO; Hisanori Yamasaki; Masaki Kono; Keita Hatanaka
Original assignee: Mitsubishi Electric Corporation
Priority date: 2010-07-23
Filing date: 2010-07-23
Publication date: 2019-08-20
Also published as: EP2597771A1; EP2597771A4; WO2012011155A1; CA2806514C; MX2013000965A; US8847528B2; JP5190155B2; CA2806514A1; US20130113399A1; CN103026610A; JPWO2012011155A1; EP2597771B1; BR112013000801A2; CN103026610B

Abstract

aparelho de controle e método de controle de ativação para uma máquina rotativa de ca. o aparelho de controle divulgado (1) para uma máquina rotativa de ca compreende um circuito de controle (2), um conversor de potência elétrica (3), um detector de corrente (5) e um detector de tensão (7). o circuito de controle (2) é provido com: um dispostivo de comando de corrente de partida (18) que gera um comando de corrente de partida; e um dispositivo de ajuste de fase de partida (20) que ajusta uma fase rotacional inicial, que é usada em um processo de controle de partida, com base na direção da máquina rotativa de ca (4) que está rotacionando imediatamente após partida, e na polarização de uma corrente detectada pelo detector de corrente (5). esta configuração reduz a amplitude de corrente e choque binário imediatamente após inicio do processo de controle de partida, permitindo à máquina rotativa de ca ser confiavelmente e estavelmente reiniciada sem o uso de uma operação protetora.control apparatus and activation control method for a ca. The disclosed control apparatus (1) for an AC rotary machine comprises a control circuit (2), an electrical power converter (3), a current detector (5) and a voltage detector (7). the control circuit (2) is provided with: a start current command device (18) which generates a start current command; and a start phase adjusting device (20) that adjusts an initial rotational phase, which is used in a start control process, based on the direction of the AC rotary machine (4) which is rotating immediately after starting, and in the bias of a current detected by the current detector (5). This configuration reduces the amplitude of current and binary shock immediately after starting the start control process, allowing the rotary machine to be reliably and stably restarted without the use of protective operation.

Description

CAMPO TÉCNICO [001] A presente invenção refere-se a um aparelho de controle para uma máquina rotativa de CA, o qual controla uma máquina rotativa de CA, particularmente, uma máquina síncrona usando ímã permanente por um inversor sem o uso de sensores de posição, e mais particularmente, refere-se a um aparelho de controle para uma máquina rotativa de CA, o qual permite reativação segura e estável da máquina rotativa de CA por toda a zona de taxa de rotação, de zero até uma alta velocidade.TECHNICAL FIELD [001] The present invention relates to a control device for an AC rotating machine, which controls an AC rotating machine, particularly a synchronous machine using a permanent magnet by an inverter without the use of position sensors , and more particularly, it refers to a control device for an AC rotating machine, which allows safe and stable reactivation of the AC rotating machine throughout the rotation rate zone, from zero to a high speed.

FUNDAMENTO DA ARTE [002] No caso de controlar o torque de saída de uma máquina rotativa de CA com alta precisão, era necessário fornecer um sensor de posição do rotor para aplicar corrente com base na posição do rotor da máquina rotativa de CA. Porém, o sensor de posição do rotor tem restrição de localização, devido a seu volume relativamente grande, e existe problema quanto a fiação das linhas de transmissão de controle para transmitir saída de sensor para um aparelho de controle, levando a aumento de fatores de falha, tal como desconexão. Entretanto, a posição do rotor pode ser indiretamente obtida detectando tensão induzida que esteja ocorrendo durante rotação da máquina rotativa de CA, e o chamado controle vetorial sem sensores que realiza controle de torque baseado na posição do rotor com alta velocidade e alta precisão já está sendo colocado em uso prático. No controle vetorial sem sensores, geralmente, a tensão induzida é estimada e calculada a partir de uma instrução de tensão do inversor aplicada à máquina rotativa de CA, e um valor detectado de corrente fluindo na máquina rotativa de CA. Porém, antes de começar a operação do inversor, anão é possível obter a posição do rotor do motor. Particularmente, no caso em que a máquina rotativa de CA rotaciona a uma alta velocidade e a amplitude de tensão induzida é grande, quando oBACKGROUND OF ART [002] In the case of controlling the output torque of an AC rotating machine with high precision, it was necessary to provide a rotor position sensor to apply current based on the rotor position of the AC rotating machine. However, the rotor position sensor has location restriction due to its relatively large volume, and there is a problem with wiring the control transmission lines to transmit sensor output to a control device, leading to an increase in failure factors , such as disconnection. However, the rotor position can be indirectly obtained by detecting induced voltage that is occurring during rotation of the AC rotating machine, and the so-called sensorless vector control that performs torque control based on the rotor position with high speed and high precision is already being used. put into practical use. In sensorless vector control, the induced voltage is generally estimated and calculated from an inverter voltage instruction applied to the AC rotating machine, and a detected current flowing in the AC rotating machine. However, before starting the inverter operation, it is not possible to obtain the position of the motor rotor. Particularly, in the case where the AC rotating machine rotates at a high speed and the amplitude of induced voltage is large, when the

Petição 870190041176, de 02/05/2019, pág. 11/100 / 26 inversor é reativado, ocorre torque desnecessário devido a controle de corrente instável, ou, no pior caso, é realizada operação de proteção de sobrecorrente, através do que reativação pode ser tornar impossível.Petition 870190041176, of 5/2/2019, p. 11/100 / 26 inverter is reactivated, unnecessary torque occurs due to unstable current control, or, in the worst case, overcurrent protection operation is performed, whereby reactivation may be impossible.

[003] Para resolver estes problemas, uma técnica do Documento de[003] To solve these problems, a technique of the Document of

Patente 1 é proposta.Patent 1 is proposed.

[004] Na técnica de Documento de Patente 1, durante um certo período a partir de reativação de um inversor, não é realizado controle sem sensores, mas apenas controle de realimentação de corrente é realizado. Um valor aproximado de uma taxa de rotação do motor é estimado a partir da taxa de rotação de um vetor de tensão ou um vetor de corrente obtida durante o período determinado acima, e, em seguida, o controle sem sensores é iniciado com o valor estimado definido como um valor inicial. Assim, mesmo quando um motor de ímã permanente está rotacionando a uma alta velocidade, o inversor é suavemente reativado.[004] In the technique of Patent Document 1, during a certain period after reactivation of an inverter, control without sensors is not carried out, but only current feedback control is carried out. An approximate value of a motor rotation rate is estimated from the rotation rate of a voltage vector or a current vector obtained during the period determined above, and then the sensorless control is started with the estimated value. set as a starting value. Thus, even when a permanent magnet motor is rotating at high speed, the inverter is smoothly reactivated.

LISTA DE CITAÇÃOCITATION LIST

DOCUMENTO DE PATENTE [005] Documento de Patente 1: Publicação de Patente Submetida àPATENT DOCUMENT [005] Patent Document 1: Patent Publication Submitted to

Inspeção Pública No. 2005-065410 (Parágrafo [0011] e Fig. 1) SUMÁRIO DA INVENÇÃOPublic Inspection No. 2005-065410 (Paragraph [0011] and Fig. 1) SUMMARY OF THE INVENTION

PROBLEMAS A SEREM RESOLVIDOS PELA INVENÇÃO [006] Contudo, um método de realizar apenas controle de realimentação de corrente e estimar um valor aproximado da taxa de rotação do motor a partir da taxa de rotação do vetor de tensão ou do vetor de corrente obtido durante o controle de realimentação de corrente, como na técnica do Documento de Patente 1, apresenta os problemas a seguir. Ou seja, quando o motor rotaciona a uma alta velocidade, se apenas o controle de realimentação de corrente é executado enquanto uma fase inicial não é obtida, o vetor de tensão induzida do motor e o vetor de tensão de saída do inversor não correspondem, de modo que corrente excessiva flui no início de controle dePROBLEMS TO BE SOLVED BY THE INVENTION [006] However, a method of performing only current feedback control and estimating an approximate value of the motor rotation rate from the rotation vector voltage or current vector rotation rate obtained during the current feedback control, as in the technique of Patent Document 1, presents the following problems. That is, when the motor rotates at a high speed, if only the current feedback control is performed while an initial phase is not obtained, the motor induced voltage vector and the inverter output voltage vector do not correspond, way that excessive current flows at the start of control of

Petição 870190041176, de 02/05/2019, pág. 12/100 / 26 ativação e ocorre torque desnecessário. No pior caso, o controle pode ser tornar instável.Petition 870190041176, of 5/2/2019, p. 12/100 / 26 activation and unnecessary torque occurs. In the worst case, control can become unstable.

[007] A presente invenção foi concebida para resolver os problemas acima, e um objeto da presente invenção é prover um aparelho de controle para uma máquina rotativa de CA, capaz de reativação segura e estável de controle vetorial de posição sem sensores para uma máquina rotativa de CA, particularmente, um motor de ímã permanente.[007] The present invention was designed to solve the above problems, and an object of the present invention is to provide a control device for an AC rotating machine, capable of safe and stable reactivation of sensorless position vector control for a rotating machine. of AC, particularly a permanent magnet motor.

SOLUÇÃO DOS PROBLEMAS [008] Um aparelho de controle para uma máquina rotativa de CA de acordo com a presente invenção inclui: um circuito de controle que gera uma instrução de tensão baseada em uma instrução de corrente, e gera uma instrução de comutação baseada na instrução de tensão; um conversor de força que gera tensão CA tendo amplitude controlada e frequência angular controlada, com base na instrução de comutação; e um detector de corrente que detecta corrente de fase CA fluindo na máquina rotativa de CA impulsionada pela saída do conversor de força, em que o circuito de controle tem: uma unidade de instrução de corrente de ativação que gera uma instrução de corrente para ativação; e uma unidade de ajuste de fase de partida que ajusta uma fase de rotação inicial para controle de ativação, com base no sentido de rotação da máquina rotativa de CA logo após ativação, e na polaridade da corrente detectada pelo detector de corrente logo após ativação. EFEITO DA INVENÇÃO [009] O circuito de controle do aparelho de controle para uma máquina rotativa de CA de acordo com a presente invenção tem: a unidade de instrução de corrente de ativação que gera uma instrução de corrente para ativação; e a unidade de ajuste de fase de partida que ajusta uma fase de rotação inicial para controle de ativação, com base no sentido de rotação da máquina rotativa de CA logo após ativação, e na polaridade da corrente detectada pelo detector de corrente logo após ativação. Por conseguinte,TROUBLESHOOTING [008] A control device for a rotating AC machine according to the present invention includes: a control circuit that generates a voltage instruction based on a current instruction, and generates a switching instruction based on the instruction of tension; a power converter that generates AC voltage having controlled amplitude and controlled angular frequency, based on the switching instruction; and a current detector that detects AC phase current flowing in the rotating AC machine driven by the output of the power converter, in which the control circuit has: an activation current instruction unit that generates an activation current instruction; and a starting phase adjustment unit that adjusts an initial rotation phase for activation control, based on the rotation direction of the rotating AC machine immediately after activation, and the current polarity detected by the current detector immediately after activation. EFFECT OF THE INVENTION [009] The control circuit of the control apparatus for a rotating AC machine according to the present invention has: the activation current instruction unit that generates an activation current instruction; and the starting phase adjustment unit that adjusts an initial rotation phase for activation control, based on the rotation direction of the AC rotating machine immediately after activation, and the current polarity detected by the current detector immediately after activation. Therefore,

Petição 870190041176, de 02/05/2019, pág. 13/100 / 26 ocorrência de corrente excessiva e choque binário logo após controle de ativação ser iniciado pode ser reduzida, e reativação segura e estável é permitida sem causar operação de proteção.Petition 870190041176, of 5/2/2019, p. 13/100 / 26 occurrence of excessive current and binary shock soon after activation control is initiated can be reduced, and safe and stable reactivation is allowed without causing protection operation.

BREVE DESCRIÇÃO DOS DESENHOS [0010] A fig. 1 é um diagrama de blocos mostrando a configuração de um aparelho de controle para uma máquina rotativa de CA de acordo com modalidade 1 da presente invenção.BRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS [0010] Fig. 1 is a block diagram showing the configuration of a control device for an AC rotating machine according to embodiment 1 of the present invention.

[0011] A fig. 2 é um diagrama de blocos mostrando a operação em controle estacionário do aparelho de controle para uma máquina rotativa de CA de acordo com modalidade 1 da presente invenção.[0011] FIG. 2 is a block diagram showing the operation in stationary control of the control apparatus for a rotating AC machine according to embodiment 1 of the present invention.

[0012] A fig. 3 é um diagrama de blocos mostrando a operação em controle de ativação do aparelho de controle para uma máquina rotativa de CA de acordo com modalidade 1 da presente invenção.[0012] FIG. 3 is a block diagram showing the operation in activation control of the control device for a rotating AC machine according to mode 1 of the present invention.

[0013] A fig. 4 é um diagrama de blocos mostrando a configuração de uma unidade de cálculo de taxa de rotação de partida do aparelho de controle para uma máquina rotativa de CA de acordo com modalidade 1 da presente invenção.[0013] FIG. 4 is a block diagram showing the configuration of a starting rate calculation unit of the control device for an AC rotating machine according to embodiment 1 of the present invention.

[0014] A fig. 5 é um fluxograma para explicar a operação da unidade de cálculo de taxa de rotação de partida do aparelho de controle para uma máquina rotativa de CA de acordo com modalidade 1 da presente invenção.[0014] FIG. 5 is a flow chart to explain the operation of the starting rate calculation unit of the control apparatus for an AC rotary machine according to embodiment 1 of the present invention.

[0015] A fig. 6 é um diagrama de blocos mostrando a configuração de uma unidade de ajuste de fase de partida do aparelho de controle para uma máquina rotativa de CA de acordo com modalidade 1 da presente invenção.[0015] FIG. 6 is a block diagram showing the configuration of a starting phase adjustment unit of the control device for a rotating AC machine according to embodiment 1 of the present invention.

[0016] A fig. 7 é um diagrama mostrando a relação entre a fase e a corrente de fase da unidade de ajuste de fase de partida do aparelho de controle para uma máquina rotativa de CA de acordo com modalidade 1 da presente invenção.[0016] FIG. 7 is a diagram showing the relationship between the phase and phase current of the control unit starting phase adjustment unit for a rotating AC machine according to embodiment 1 of the present invention.

[0017] A fig. 8 é um diagrama para explicar a operação da unidade de ajuste de fase de partida do aparelho de controle para uma máquina rotativa[0017] FIG. 8 is a diagram to explain the operation of the control unit's starting phase adjustment unit for a rotating machine

Petição 870190041176, de 02/05/2019, pág. 14/100 / 26 de CA de acordo com modalidade 1 da presente invenção.Petition 870190041176, of 5/2/2019, p. 14/100 / 26 AC according to embodiment 1 of the present invention.

[0018] A fig. 9 é um diagrama de blocos mostrando a configuração de um aparelho de controle para uma máquina rotativa de CA de acordo com a modalidade 2 da presente invenção.[0018] FIG. 9 is a block diagram showing the configuration of a control device for a rotating AC machine according to embodiment 2 of the present invention.

[0019] A fig. 10 é um diagrama mostrando a relação entre a fase e a corrente de eixo de uma unidade de ajuste de fase de partida do dispositivo de controle para uma máquina rotativa de CA de acordo com a modalidade 2 da presente invenção.[0019] FIG. 10 is a diagram showing the relationship between phase and axis current from a starting phase adjustment unit of the control device to an AC rotary machine according to embodiment 2 of the present invention.

[0020] A fig. 11 é um diagrama de blocos mostrando a configuração da unidade de ajuste de fase de partida do aparelho de controle para uma máquina rotativa de CA de acordo com a modalidade 2 da presente invenção.[0020] FIG. 11 is a block diagram showing the configuration of the control unit's starting phase adjustment unit for a rotating AC machine according to mode 2 of the present invention.

[0021] A fig. 12 é um diagrama de blocos mostrando a configuração de um aparelho de controle para uma máquina rotativa de CA de acordo com a modalidade 3 da presente invenção.[0021] FIG. 12 is a block diagram showing the configuration of a control device for an AC rotating machine according to embodiment 3 of the present invention.

[0022] A fig. 13 é um diagrama de vetor mostrando a teoria de uma unidade de ajuste de fase de partida do aparelho de controle para uma máquina rotativa de CA de acordo com a modalidade 3 da presente invenção.[0022] FIG. 13 is a vector diagram showing the theory of a starting phase adjustment unit of the control device for an AC rotary machine according to embodiment 3 of the present invention.

[0023] A fig. 14 é um diagrama de blocos mostrando a configuração da unidade de ajuste de fase de partida do aparelho de controle para uma máquina rotativa de CA de acordo com a modalidade 3 da presente invenção.[0023] FIG. 14 is a block diagram showing the configuration of the starting phase adjustment unit of the control apparatus for a rotating AC machine according to embodiment 3 of the present invention.

[0024] A fig. 15 é um diagrama de blocos mostrando a operação em controle de ativação do aparelho de controle para uma máquina rotativa de CA de acordo com a modalidade 3 da presente invenção.[0024] FIG. 15 is a block diagram showing the operation in activation control of the control device for a rotating AC machine according to modality 3 of the present invention.

DESCRIÇÃO DE MODALIDADESDESCRIPTION OF MODALITIES

Modalidade 1 [0025] Doravante, a modalidade 1 da presente invenção será descrita com base nos desenhos. A fig. 1 é um diagrama de blocos mostrando a configuração de um aparelho de controle 1 para uma máquina rotativa de CA de acordo com a modalidade 1 da presente invenção. As figs. 2 e 3 sãoMode 1 [0025] Hereinafter, mode 1 of the present invention will be described based on the drawings. Fig. 1 is a block diagram showing the configuration of a control device 1 for a rotating AC machine according to embodiment 1 of the present invention. Figs. 2 and 3 are

Petição 870190041176, de 02/05/2019, pág. 15/100 / 26 diagramas de blocos mostrando a operação do aparelho de controle 1 para uma máquina rotativa de CA. As figs. 4 a 8 são diagramas para explicar as configurações e operações de circuitos constituintes principais.Petition 870190041176, of 5/2/2019, p. 15/100 / 26 block diagrams showing the operation of control device 1 for a rotary AC machine. Figs. 4 to 8 are diagrams to explain the configurations and operations of main constituent circuits.

[0026] Doravante, a configuração do aparelho de controle 1 para uma máquina rotativa de CA de acordo com a modalidade 1 da presente invenção será descrita com base na fig. 1.[0026] Hereinafter, the configuration of the control device 1 for a rotating AC machine according to the mode 1 of the present invention will be described based on fig. 1.

[0027] O aparelho de controle 1 para uma máquina rotativa de CA inclui um circuito de controle 2, um conversor de potência 3, um detector de corrente 5, um capacitor de alisamento 6, e um detector de tensão 7, e o aparelho controla uma máquina rotativa de CA 4.[0027] The control device 1 for a rotary AC machine includes a control circuit 2, a power converter 3, a current detector 5, a smoothing capacitor 6, and a voltage detector 7, and the device controls a rotating AC 4 machine.

[0028] O conversor de potência 3 é, por exemplo, um conversor de potência trifásico, e executa conversão de potência entre potência CC e potência CA trifásica. O conversor de potência 3 tem circuitos de conversão trifásicos para fases U, V e W conectados, em paralelo entre si, para uma alimentação de potência CC (não mostrada). O circuito de conversão para cada fase tem um par de chaves nos lados positivo e negativo, e trajetórias de alimentação CA trifásica Yu, Iv e Iw são conectadas entre os respectivos pares de chaves. Especificamente, o conversor de potência 3 é um conversor de potência trifásico do tipo de tensão variável e frequência variável.[0028] Power converter 3 is, for example, a three-phase power converter, and performs power conversion between DC power and three-phase AC power. The power converter 3 has three-phase conversion circuits for phases U, V and W connected, in parallel to each other, for a DC power supply (not shown). The conversion circuit for each phase has a pair of switches on the positive and negative sides, and three-phase AC supply paths Yu, Iv and Iw are connected between the respective switch pairs. Specifically, power converter 3 is a three-phase power converter of the variable voltage and variable frequency type.

[0029] Ao converter potência CC em potência CA trifásica, o conversor de potência 3 recebe instruções de comutação su*, sv* e sw* do circuito de controle 2, e com base nas instruções de comutação, gera potência CA trifásica com tensão de saída controlada e frequência angular controlada. As instruções de comutação su*, sv* e sw* são providas aos circuitos de conversão para fases U, V e W do conversor de potência 3, desse modo ligando ou desligando os respectivos pares de chaves dos circuitos de conversão de acordo com fases controladas.[0029] When converting DC power to three-phase AC power, the power converter 3 receives switching instructions su *, sv * and sw * from control circuit 2, and based on the switching instructions, generates three-phase AC power with voltage of controlled output and controlled angular frequency. The switching instructions su *, sv * and sw * are provided to the conversion circuits for phases U, V and W of the power converter 3, thereby switching the respective pairs of switches on the conversion circuits according to controlled phases. .

[0030] A máquina rotativa de CA (motor) 4 é um motor elétrico síncrono usando ímã permanente, e é conectada ao conversor de potência 3[0030] The rotary AC machine (motor) 4 is a synchronous electric motor using a permanent magnet, and is connected to the power converter 3

Petição 870190041176, de 02/05/2019, pág. 16/100 / 26 por meio das trajetórias de alimentação CA Iu, Iv e Iw para três fases.Petition 870190041176, of 5/2/2019, p. 16/100 / 26 by means of the AC supply paths Iu, Iv and Iw for three phases.

[0031] O detector de corrente 5 é provido, por exemplo, nas trajetórias de alimentação CA Iu e Iw, e detecta corrente de fase CA fluindo do conversor de potência 3 para o motor elétrico síncrono 4, ou seja, detecta corrente de fase U iu e corrente de fase W iw, desse modo, calculando a outra corrente de fase V iv usando uma razão de iu + iv + iw = 0.[0031] Current detector 5 is provided, for example, in the AC supply paths Iu and Iw, and detects AC phase current flowing from the power converter 3 to the synchronous electric motor 4, that is, it detects U phase current. iu and phase current W iw, thereby calculating the other phase current V iv using a ratio of iu + iv + iw = 0.

[0032] O detector de tensão 7 detecta tensão CC Vdc no lado de entrada aplicada ao conversor de potência 3. Por exemplo, como o detector de tensão 7, um sensor de tensão que detecta a tensão do capacitor de alisamento 6 provido no lado de entrada do conversor de potência 3 é usado.[0032] Voltage detector 7 detects DC Vdc voltage on the input side applied to the power converter 3. For example, like voltage detector 7, a voltage sensor that detects the voltage of the smoothing capacitor 6 provided on the side of power converter input 3 is used.

[0033] O circuito de controle 2 é composto de um circuito relevante em controle vetorial sem sensores para controle estacionário, e um circuito de controle de ativação 11 relevante para controle de ativação.[0033] Control circuit 2 is composed of a relevant circuit in vector control without sensors for stationary control, and an activation control circuit 11 relevant for activation control.

[0034] O circuito relevante para controle estacionário tem: uma unidade de instrução de corrente 12 que gera instruções de corrente id* e iq* a partir de uma instrução de torque τ*; uma unidade de controle de corrente 13 que converte as instruções de corrente id* e iq* em instruções de tensão vd* e vq*; conversores de coordenada 14 e 15: uma unidade de cálculo de taxa de rotação 17 que estima a taxa de rotação, ou seja, a frequência angular de rotação da máquina rotativa de CA 4 necessária para controle vetorial sem sensores, a partir das instruções de tensão vd* e vq* e valores detectados de corrente id e iq; e um integrador 16 que calcula uma fase de rotação estimada 0' a partir do valor estimado da frequência angular de rotação.[0034] The relevant circuit for stationary control has: a current instruction unit 12 that generates current instructions id * and iq * from a torque instruction τ *; a current control unit 13 that converts the current instructions id * and iq * into voltage instructions vd * and vq *; coordinate converters 14 and 15: a rotation rate calculation unit 17 that estimates the rotation rate, that is, the angular frequency of rotation of the AC rotating machine 4 required for sensorless vector control, from the voltage instructions vd * and vq * and detected values of current id and iq; and an integrator 16 which calculates an estimated rotation phase 0 'from the estimated value of the angular frequency of rotation.

[0035] Além de circuitos comuns com o circuito relevante para controle estacionário, o circuito de controle de ativação 11 tem: uma unidade de instrução de corrente de ativação 18; uma unidade de cálculo de taxa de rotação de partida 19, que estima uma taxa de rotação de partida de operação, ou seja, uma frequência angular de rotação de partida de operação, a partir das instruções de tensão vd* e vq* e os valores detectados de corrente id e iq; e[0035] In addition to common circuits with the relevant circuit for stationary control, the activation control circuit 11 has: an activation current instruction unit 18; a start-up rate calculation unit 19, which estimates a start-up rate, that is, an angular frequency of start-up rotation, from the voltage instructions vd * and vq * and the values detected current id and iq; and

Petição 870190041176, de 02/05/2019, pág. 17/100 / 26 uma unidade de ajuste de fase de partida 20, que ajusta uma fase de rotação de início de condução para controle de ativação de partida, com base nos valores detectados de corrente iu e iw.Petition 870190041176, of 5/2/2019, p. 17/100 / 26 a start phase adjustment unit 20, which adjusts a start conduction rotation phase for start activation control, based on the detected current values iu and iw.

[0036] A comutação entre controle estacionário e controle de ativação é executada por sinalizadores de controle de ativação 21a e 21b (doravante, coletivamente referidas pelo número de referência 21). Especificamente, entradas da unidade de instrução de corrente 12 e a unidade de instrução de corrente de ativação 18 para a unidade de controle de corrente 13, e entradas da unidade de cálculo de taxa de rotação 17 e a unidade de cálculo de taxa de rotação de partida 19 para o integrador 16, são comutadas pelas respectivas sinalizadores de controle de ativação respectivas 21.[0036] The switching between stationary control and activation control is performed by activation control flags 21a and 21b (hereinafter, collectively referred to by reference number 21). Specifically, inputs of the current instruction unit 12 and the activation current instruction unit 18 for the current control unit 13, and inputs of the rotation rate calculation unit 17 and the rotation rate calculation unit of starting 19 for integrator 16, are switched by the respective activation control flags 21.

[0037] Em seguida, a operação do aparelho de controle 1 para uma máquina rotativa de CA será descrita. Especificamente, primeiro, a operação no controle vetorial sem sensores para o controle estacionário será descrita, e depois a operação no controle de ativação será descrita.[0037] Next, the operation of the control device 1 for an AC rotating machine will be described. Specifically, first, the operation in the vector control without sensors for the stationary control will be described, and then the operation in the activation control will be described.

[0038] A operação do aparelho de controle 1 para uma máquina rotativa de CA no controle estacionário será descrita com base na fig. 2.[0038] The operation of the control device 1 for a rotary AC machine in the stationary control will be described based on fig. 2.

[0039] O controle estacionário pelo aparelho de controle 1 para uma máquina rotativa de CA é executado através de trajetórias em linha sólida mostradas na fig. 2.[0039] Stationary control by control device 1 for an AC rotating machine is performed through solid line paths shown in fig. 2.

[0040] A unidade de instrução de corrente 12 recebe a instrução de torque τ* para gerar as instruções de corrente id* e iq* e prover as instruções de corrente geradas id* e iq* à unidade de controle de corrente 13.[0040] The current instruction unit 12 receives the torque instruction τ * to generate the current instructions id * and iq * and provide the generated current instructions id * and iq * to the current control unit 13.

[0041] A unidade de controle de corrente 13 recebe as instruções de corrente id* e iq* da unidade de instrução de corrente 12, e a corrente detectada de eixo-d id e a corrente detectada de eixo-q iq provenientes do conversor de coordenadas 15 descrito posteriormente, e gera a instrução de tensão de eixo-d vd* e a instrução de tensão de eixo-q vq* de modo a tornar a corrente detectada de eixo-d id igual à instrução de corrente de eixo-d id*, e[0041] The current control unit 13 receives the current instructions id * and iq * from the current instruction unit 12, and the detected current of the d-axis id and the detected current of the q-axis iq from the converter coordinates 15 described later, and generates the d-axis voltage instruction vd * and the q-axis voltage instruction vq * in order to make the detected current of the d-axis id equal to the d-axis current instruction id *, and

Petição 870190041176, de 02/05/2019, pág. 18/100 / 26 tornar a corrente detectada de eixo-q iq igual à instrução de corrente de eixo-q iq*.Petition 870190041176, of 5/2/2019, p. 18/100 / 26 make the detected q-axis current iq equal to the q-axis current instruction iq *.

[0042] O conversor de coordenadas 14 é um conversor de coordenadas que executa conversão a partir de um sistema de coordenadas de dois eixos rotacionais tendo um eixo-d e um eixo-q perpendiculares entre si para um sistema de coordenadas de tempo trifásico. O conversor de coordenadas 14 recebe as instruções de tensão vd* e vq* provenientes da unidade de controle de corrente 13, a fase de rotação estimada 0' proveniente do integrador 16 descrita posteriormente, e o valor detectado de tensão Vdc proveniente do detector de tensão 7, e gera as instruções de comutação su*, sv* e sw*. As instruções de comutação geradas su*, sv* e sw* são providas ao conversor de potência 3.[0042] Coordinate converter 14 is a coordinate converter that performs conversion from a coordinate system with two rotational axes having a d-axis and q-axis perpendicular to each other to a three-phase time coordinate system. The coordinate converter 14 receives the voltage instructions vd * and vq * from the current control unit 13, the estimated rotation phase 0 'from integrator 16 described later, and the detected value of voltage Vdc from the voltage detector 7, and generates the switching instructions su *, sv * and sw *. The switching instructions generated su *, sv * and sw * are provided to the power converter 3.

[0043] O conversor de coordenadas 15 é um conversor de coordenadas que executa conversão de um sistema de coordenadas de tempo trifásico para um sistema de coordenadas de dois eixos rotacionais tendo um eixo-d e um eixo-q perpendiculares entre si. O conversor de coordenadas 15 recebe as correntes detectadas iu e iw do detector de corrente 5, e a fase de rotação estimada 0' proveniente do integrador 16 descrito posteriormente, e converte estas correntes para corrente detectada de eixo-d id e para corrente detectada de eixo-q iq em um sistema de coordenadas de dois eixos rotacionais tendo um eixo-d e um eixo-q perpendiculares entre si.[0043] Coordinate converter 15 is a coordinate converter that performs conversion from a three-phase time coordinate system to a coordinate system with two rotational axes having a d-axis and a q-axis perpendicular to each other. The coordinate converter 15 receives the detected currents iu and iw from the current detector 5, and the estimated rotation phase 0 'from the integrator 16 described later, and converts these currents to the detected current of d-axis id and detected current from q-axis iq in a coordinate system of two rotational axes having a d-axis and q-axis perpendicular to each other.

[0044] O integrador 16 calcula a fase de rotação estimada 0' proveniente de uma frequência angular de rotação estimada ω' calculada pela unidade de cálculo de taxa de rotação 17, integrando a frequência angular de rotação estimada ω', e provê a fase de rotação estimada 0' ao conversor de coordenadas 14 e ao conversor de coordenadas 15.[0044] Integrator 16 calculates the estimated rotation phase 0 'from an estimated angular frequency of rotation ω' calculated by the unit of rotation rate calculation 17, integrating the estimated angular frequency of rotation ω ', and provides the phase of rotation estimated rotation 0 'to coordinate converter 14 and coordinate converter 15.

[0045] A unidade de cálculo de taxa de rotação 17 calcula a frequência angular de rotação estimada ω' com base na corrente detectada de eixo-d id e na corrente detectada de eixo-q iq no sistema de coordenadas de[0045] The rotation rate calculation unit 17 calculates the estimated angular frequency of rotation ω 'based on the detected current of the d-axis id and the detected current of the q-axis iq in the coordinate system of

Petição 870190041176, de 02/05/2019, pág. 19/100 / 26 dois eixos rotacionais, e com base nas instruções de tensão vd* e vq*, e provê a frequência angular de rotação estimada ω' ao integrador 16.Petition 870190041176, of 5/2/2019, p. 19/100 / 26 two rotational axes, and based on the voltage instructions vd * and vq *, and provides the estimated angular rotation frequency ω 'to the integrator 16.

[0046] Em seguida, a operação do aparelho de controle 1 para uma máquina rotativa de CA em controle de ativação será descrita com base nas figs. 3 a 8.[0046] Next, the operation of the control device 1 for a rotating AC machine in activation control will be described based on figs. 3 to 8.

[0047] O controle de ativação pelo aparelho de controle 1 para uma máquina rotativa de CA é executado através de trajetórias em linha sólida da fig. 3.[0047] The activation control by the control device 1 for a rotating AC machine is performed through solid line paths of fig. 3.

[0048] O controle de ativação é executado quando, a partir do estado de funcionamento sem sincronização da máquina rotativa de CA 4 após a operação de conversão de potência do conversor de potência 3 ser interrompido, o conversor de potência 3 é ativado para iniciar a operação de conversão de potência, e a máquina rotativa de CA 4 é ativada pelo conversor de potência 3. Especificamente, o período de controle de ativação é um período de SP [s] a partir do tempo de ativação do conversor de potência 3, e o controle de ativação é executado com base na configuração mostrada pelas linhas sólidas na fig. 3, através do que a fase de rotação de partida de operação e a frequência angular de rotação de partida de rotação são calculadas. Depois, no final do período de controle de ativação, o controle é comutado para a configuração mostrada pelas linhas sólidas da fig. 2, de modo a passar para o controle estacionário.[0048] The activation control is performed when, from the operating state without synchronization of the AC rotating machine 4 after the power conversion operation of the power converter 3 is interrupted, the power converter 3 is activated to start the power conversion operation, and the AC 4 rotary machine is activated by the power converter 3. Specifically, the activation control period is a period of SP [s] from the power converter 3 activation time, and the activation control is performed based on the configuration shown by the solid lines in fig. 3, by which the operating start rotation phase and the angular frequency of rotation start rotation are calculated. Then, at the end of the activation control period, the control is switched to the configuration shown by the solid lines in fig. 2, in order to switch to stationary control.

[0049] Aqui, SP [s] é um período de muitas dezenas de milissegundos a muitas centenas de milissegundos. Na modalidade 1, SP está definido, por exemplo, em 100 [ms].[0049] Here, SP [s] is a period of many tens of milliseconds to many hundreds of milliseconds. In mode 1, SP is set, for example, to 100 [ms].

[0050] A unidade de instrução de corrente de ativação 18 gera as instruções de corrente id* e ig* durante o controle de ativação. As instruções de corrente têm valores de instrução que impedem a máquina rotativa de CA de provocar torque durante o controle de ativação. Por exemplo, as instruções de corrente são definidas como id* = 0 e iq* = 0. Observa-se que id* não[0050] The activation current instruction unit 18 generates the current instructions id * and ig * during the activation control. The current instructions have instruction values that prevent the AC rotating machine from causing torque during the activation control. For example, the current instructions are defined as id * = 0 and iq * = 0. Note that id * does not

Petição 870190041176, de 02/05/2019, pág. 20/100 / 26 precisa necessariamente ser zero.Petition 870190041176, of 5/2/2019, p. 20/100 / 26 must necessarily be zero.

[0051] A unidade de instrução de corrente de ativação 18 provê as instruções de corrente id* e iq* à unidade de controle de corrente 13.[0051] The activation current instruction unit 18 provides the current instructions id * and iq * to the current control unit 13.

[0052] A unidade de controle de corrente 13 recebe as instruções de corrente id* e iq* da unidade de instrução de corrente de ativação 18, e a corrente detectada de eixo-d id e a corrente detectada de eixo-q iq provenientes do conversor de coordenadas 15, e gera a instrução de tensão de eixo-d vd* e a instrução de tensão de eixo-q vq*, de modo a tornar a corrente detectada de eixo-d id igual à instrução de corrente de eixo-d id*, e tornar a corrente detectada de eixo-q iq igual à instrução de corrente de eixo-q iq*.[0052] The current control unit 13 receives the current instructions id * and iq * from the activation current instruction unit 18, and the detected current of the d-axis id and the detected current of the q-axis iq from the coordinate converter 15, and generates the d-axis voltage instruction vd * and the q-axis voltage instruction vq *, so as to make the detected d-axis current id equal to the d-axis current instruction id *, and make the detected q-axis current iq equal to the q-axis current instruction iq *.

[0053] O conversor de coordenadas 14 recebe as instruções de tensão vd* e vq* da unidade de controle de corrente 13, a fase de rotação estimada 0' do integrador 16 e o valor detectado de tensão Vdc do detector de tensão 7, e gera as instruções de comutação su*, sv* e sw*. As instruções de comutação geradas su*, sv* e sw* são providas ao conversor de potência 3.[0053] The coordinate converter 14 receives the voltage instructions vd * and vq * from the current control unit 13, the estimated rotation phase 0 'of the integrator 16 and the detected voltage value Vdc from the voltage detector 7, and generates the switching instructions su *, sv * and sw *. The switching instructions generated su *, sv * and sw * are provided to the power converter 3.

[0054] O conversor de coordenadas 15 recebe a corrente detectada iu e iw do detector de corrente 5 e a fase de rotação estimada 0' do integrador 16, e converte estas correntes para a corrente detectada de eixo-d id e a corrente detectada de eixo-q iq em um sistema de coordenadas de dois eixos rotacionais tendo um eixo-d e um eixo-q perpendiculares entre si.[0054] The coordinate converter 15 receives the detected current iu and iw from the current detector 5 and the estimated rotation phase 0 'of the integrator 16, and converts these currents to the detected current of the d-axis id and the detected current from q-axis iq in a coordinate system of two rotational axes having a d-axis and q-axis perpendicular to each other.

[0055] No período de controle de ativação SP, as correntes de fase[0055] In the SP activation control period, the phase currents

CA iu, iv e iw fluindo do conversor de potência 3 para a máquina rotativa de CA 4 são controladas para serem zero. Por conseguinte, não ocorre torque desnecessário durante o controle de ativação, e a máquina rotativa de CA 4 pode ser estavelmente ativada.AC iu, iv and iw flowing from the power converter 3 to the AC 4 rotary machine are controlled to be zero. Therefore, unnecessary torque does not occur during the activation control, and the AC 4 rotary machine can be stably activated.

[0056] A seguir, um método de cálculo para a fase de rotação estimada a ser provida ao conversor de coordenadas 14 e ao conversor de coordenadas 15 será descrito.[0056] Next, a calculation method for the estimated rotation phase to be provided to the coordinate converter 14 and to the coordinate converter 15 will be described.

[0057] A unidade de cálculo de taxa de rotação de partida 19 estima a[0057] The starting rotation rate calculation unit 19 estimates the

Petição 870190041176, de 02/05/2019, pág. 21/100 mie frequência angular de rotação de partida de operação o/ para o controle estacionário, a partir das instruções de tensão vd* e vq* e os valores detectados de corrente id e iq no controle de ativação. A frequência angular de rotação de partida de operação ω' estimada é integrada pelo integrador 16, desse modo estimando a fase a ser provida aos conversores de coordenada 14 e 15 durante o controle de ativação, ou seja, estimando a fase de rotação da máquina rotativa de CA.Petition 870190041176, of 5/2/2019, p. 21/100 mie angular frequency of operation start rotation o / for stationary control, from the voltage instructions vd * and vq * and the detected values of current id and iq in the activation control. The estimated angular frequency of operation starting rotation ω 'is integrated by integrator 16, thereby estimating the phase to be provided to coordinate converters 14 and 15 during the activation control, that is, estimating the rotation phase of the rotating machine from CA.

[0058] No caso em que a máquina rotativa de CA 4 é um motor elétrico síncrono usando ímã permanente, uma equação de tensão no eixo -d e eixo-q pode ser representada pela expressão (1). Esta expressão é desenvolvida para a frequência angular de rotação ω, para obter as seguintes expressões (2) e (3).[0058] In the case where the AC 4 rotary machine is a synchronous electric motor using a permanent magnet, a voltage equation on the -d and q-axis can be represented by the expression (1). This expression is developed for the angular rotation frequency ω, to obtain the following expressions (2) and (3).

[Expressão 1][Expression 1]

1 1 73 1_________________________________________________________________1 1 1 73 1_________________________________________________________________1 R + sLd - aLq aLd R + sLq R + sLd - aLq aLd R + sLq id 7 id 7 + + 0 ωφ 0 ωφ vd J vd J = (R + sLd)id aLqiq = (R + sLd) id aLqiq (*) (*) u u = mLdid + Çff + sLq)iq + ωφ = mLdid + Çff + sLq) iq + ωφ (**) (**)

De (*)In (*)

De [0059] [Expressão 2] _(R+sLd)id-vdFrom [0059] [Expression 2] _ (R + sLd) id-vd

Lqiq ' ' ' (2)Lqiq '' '(2)

Ldid + Φ (3)Ldid + Φ (3)

Aqui, R é resistência da armadura, Ld é indutância do componente de eixo-d, Lq é indutância do componente de eixo-q, 0 é fluxo magnético de interligação de armadura do ímã permanente, ω é a frequência angular de rotação de tensão induzida da máquina rotativa de CA, e s é operador Laplace.Here, R is armature resistance, Ld is inductance of the d-axis component, Lq is inductance of the q-axis component, 0 is magnetic flux from the permanent magnet armature interconnection, ω is the angular frequency of induced voltage rotation rotary AC machine, es is a Laplace operator.

[0060] Como mostrado pelas expressões (2) e (3), existem duas expressões de cálculo para a frequência angular de rotação ω. Em consideração de divisão por zero, e similar, é desejável usar a expressão (3)[0060] As shown by expressions (2) and (3), there are two calculation expressions for the angular frequency of rotation ω. In consideration of division by zero, and similar, it is desirable to use the expression (3)

Petição 870190041176, de 02/05/2019, pág. 22/100Petition 870190041176, of 5/2/2019, p. 22/100

13/26 para o cálculo. Aqui, da expressão (3), usando a instrução de tensão vq* em vez da tensão induzida sem carga vq da máquina rotativa de CA, o valor estimado ω' da frequência angular de rotação da tensão induzida rotacionando em sincronização com a posição de ímã do motor de ímã permanente e da fase de rotação estimada Q' pode ser estimado como mostrado pelas expressões (4) e (5).13/26 for the calculation. Here, from expression (3), using the voltage instruction vq * instead of the unloaded induced voltage vq of the AC rotating machine, the estimated value ω 'of the angular frequency of rotation of the induced voltage rotating in synchronization with the magnet position of the permanent magnet motor and the estimated rotation phase Q 'can be estimated as shown by expressions (4) and (5).

[Expressão 3] _r,,_vq*~(R+sLq)iq ^ω--/ Λ \[Expression 3] _r ,, _ vq * ~ (R + sLq) iq ^ω - / Λ \

Ldid + φ ’ ’ ’ ¢4)Ldid + φ ’’ ’¢ 4)

9'=j<»'dt ---(5) [0061] Aqui, um termo diferencial é incluído na expressão (4). Por conseguinte, para configurar o sistema de controle real, em consideração a ruído e similar, é desejável usar quase diferencial, como mostrado pela expressão (6).9 '= j <»' dt --- (5) [0061] Here, a differential term is included in the expression (4). Therefore, to configure the real control system, considering noise and the like, it is desirable to use quasi-differential, as shown by expression (6).

[Expressão 4][Expression 4]

7>+l ---(6) [0062] No entanto, a expressão (1) é uma equação de tensão para o caso em que a fase da máquina rotativa de CA é obtida com precisão. Por conseguinte, em um caso, tal como controle sem sensores, em que a fase real não pode ser detectada diretamente, ocorre erro de fase devido a erro em uma constante ou similar, e a expressão acima (1) não pode ser aplicada apropriadamente. Isto também é tido como verdadeiro para o controle de ativação relevante para um objeto da presente invenção, e, por conseguinte, a expressão (1) não pode ser aplicada.7> + l --- (6) [0062] However, expression (1) is a voltage equation for the case in which the phase of the AC rotating machine is obtained with precision. Therefore, in a case, such as sensorless control, in which the real phase cannot be detected directly, phase error occurs due to an error in a constant or similar, and the expression above (1) cannot be applied properly. This is also taken to be true for the activation control relevant to an object of the present invention, and therefore the expression (1) cannot be applied.

[0063] Portanto, no controle de ativação, um método para estimar a fase real, mesmo quando existe erro em uma constante, será descrito abaixo.[0063] Therefore, in the activation control, a method to estimate the real phase, even when there is an error in a constant, will be described below.

[0064] Em um sistema de controle com um sensor de posição, quando é executado corrente de controle por valores de instrução de id* = 0 e iq* = 0, os valores de instrução de tensão vd* e vq* são calculados a partir da[0064] In a control system with a position sensor, when control current is performed by instruction values of id * = 0 and iq * = 0, the voltage instruction values vd * and vq * are calculated from gives

Petição 870190041176, de 02/05/2019, pág. 23/100Petition 870190041176, of 5/2/2019, p. 23/100

14/26 expressão (1), como mostrado pelas seguintes expressões.14/26 expression (1), as shown by the following expressions.

[Expressões 5] vd* = 0 · · (7) vq* = ú?õ ---(8) [0065] Aqui, se for realizado controle de corrente com a fase deslocada por ΔΘ, os valores de instrução de tensão vd*^x, e vq*^x no eixo de controle são como mostrados pelas seguintes expressões.[Expressions 5] vd * = 0 · · (7) vq * = ú? Õ --- (8) [0065] Here, if current control is performed with the phase displaced by ΔΘ, the voltage instruction values vd * ^x , and vq * ^x on the control axis are as shown by the following expressions.

[Expressão 6] vd*’=ú?õsinA0 ---(9) vq*’= ωφ cosA0 · · · (10) [0066] Por conseguinte, ΔΘ pode ser calculado como ΔΘ = arctan (vd*7 vq*^x). Como mostrado pela expressão (11), executando correção com o ΔΘ como erro de fase, a fase de rotação real pode ser estimada.[Expression 6] vd * '= ú? ÕsinA0 --- (9) vq *' = ωφ cosA0 · · · (10) [0066] Therefore, ΔΘ can be calculated as ΔΘ = arctan (vd * 7 vq * ^x ). As shown by expression (11), performing correction with ΔΘ as a phase error, the actual rotation phase can be estimated.

[Expressão 7] θ'=\ω'άί+ΔΘ ---(11) [0067] No entanto, no controle de ativação, se o cálculo da expressão (11) for executado, o sistema de controle pode tornar-se instável. Por conseguinte, é difícil aplicar este cálculo.[Expression 7] θ '= \ ω'άί + ΔΘ --- (11) [0067] However, in the activation control, if the calculation of the expression (11) is performed, the control system may become unstable . It is therefore difficult to apply this calculation.

[0068] Portanto, Vcmp é calculado através de cálculo de controle PI, como mostrado pela expressão (12), tal que a instrução de tensão de eixo-d se torna zero, e a expressão (4) é modificada, como mostrado pela expressão (13).[0068] Therefore, Vcmp is calculated through PI control calculation, as shown by expression (12), such that the d-axis voltage instruction becomes zero, and expression (4) is modified, as shown by expression (13).

[Expressão 8][Expression 8]

VCmp = signFR x Gpi(0-vd*).............(12)VCmp = signFR x Gpi (0-vd *) ............. (12)

Aqui, signFR=+l: em caso de instrução de rotação em sentido de avançoHere, signFR = + l: in case of rotation instruction in the forward direction

-1: em caso de instrução de rotação em sentido inverso [Expressão 9]-1: in case of reverse rotation instruction [Expression 9]

Petição 870190041176, de 02/05/2019, pág. 24/100Petition 870190041176, of 5/2/2019, p. 24/100

15/26 , _ vq * + Vcmp ~(R + sLq)iq [0069] Assim, mesmo se ocorrer erro em uma constante, a frequência angular de rotação real pode ser estimada usando a frequência angular de rotação estimada ω' obtida durante o controle de ativação.15/26, _ vq * + Vcmp ~ (R + sLq) iq [0069] Thus, even if an error occurs in a constant, the actual angular frequency of rotation can be estimated using the estimated angular frequency of rotation ω 'obtained during the activation control.

[0070] A fig. 4 é um diagrama de blocos da unidade de cálculo de taxa de rotação de partida 19 no caso de se aplicar as expressões (12) e (13) a mesma.[0070] FIG. 4 is a block diagram of the starting rotation rate calculation unit 19 in case expressions (12) and (13) are applied to it.

[0071] A frequência angular de rotação estimada ω' é calculada a partir das instruções de tensão vd* e vq*, as correntes detectadas id e eq, o fluxo magnético de interligação de armadura φ, e um sentido de rotação da máquina rotativa de CA 4, usando uma unidade de comutação 61, somadorsubtrador 62, 65, 68 e 70, uma unidade de controle PI 63, um multiplicador 64, um divisor 66, unidades de proporção 67, 69 e 72, e uma unidade de diferencial 71.[0071] The estimated angular rotation frequency ω 'is calculated from the voltage instructions vd * and vq *, the detected currents id and eq, the armature magnetic interconnection flow φ, and a direction of rotation of the rotating machine of CA 4, using a switching unit 61, subtractors 62, 65, 68 and 70, a PI 63 control unit, a multiplier 64, a divider 66, proportion units 67, 69 and 72, and a differential unit 71.

[0072] A fig. 5 mostra a operação em correção de fase.[0072] FIG. 5 shows the phase correction operation.

[0073] O caso de atraso de fase será descrito com referência à fig. 4.[0073] The case of phase delay will be described with reference to fig. 4.

[0074] A partir da expressão (9), se a fase atrasou-se (ΔΘ < 0), vd* se torna menor que 0 (etapa 111 da fig. 5). Como resultado, Vcmp se torna maior que 0 através do somador/subtrador 62, a unidade de controle PI 63 e o multiplicador 64 na fig. 4 (etapa 112 da fig. 5). Ademais, o numerador no cálculo de estimação de taxa de rotação é aumentado pelo somador-subtrador 65 da fig. 4 (etapa 113 da fig. 5). Como resultado, a taxa de rotação estimada calculada pelo divisor 66 na fig. 4 aumenta (etapa 114 da fig. 5). Como resultado, a taxa de rotação estimada se torna maior que a taxa de rotação do motor (etapa 115 na fig. 5), através do que a fase estimada se move na direção de adiantamento de fase (etapa 116 na fig.5).[0074] From expression (9), if the phase was delayed (ΔΘ <0), vd * becomes less than 0 (step 111 of fig. 5). As a result, Vcmp becomes greater than 0 through adder / subtractor 62, the PI 63 control unit and multiplier 64 in fig. 4 (step 112 of fig. 5). In addition, the numerator in the calculation of the rotation rate estimation is increased by the adder-subtractor 65 of fig. 4 (step 113 of fig. 5). As a result, the estimated rate of rotation calculated by divisor 66 in fig. 4 increases (step 114 of fig. 5). As a result, the estimated rate of rotation becomes greater than the rate of engine rotation (step 115 in fig. 5), whereby the estimated phase moves in the direction of phase advance (step 116 in fig.5).

[0075] Em seguida, o caso de adiantamento de fase será descrita com referência à fig. 4.[0075] Next, the case of phase advance will be described with reference to fig. 4.

[0076] A partir da expressão (9), se a fase adiantou-se (ΔΘ > 0), vd*[0076] From expression (9), if the phase has advanced (ΔΘ> 0), vd *

Petição 870190041176, de 02/05/2019, pág. 25/100 / 26 se torna maior que 0 (etapa 121 da fig. 5). Como resultado, Vcmp se torna menor que 0 através do somador-subtrador 62, a unidade de controle PI 63, e o multiplicador 64 na fig. 4 (etapa 122 na fig. 5). Ademais, o numerador no cálculo de estimação de taxa de rotação é diminuído pelo somador-subtrador 65 da fig. 4 (etapa 123 da fig. 5). Como resultado, a taxa de rotação estimada calculada pelo divisor 66 na fig. 4 diminui (etapa 124 da fig. 5). Como resultado, a taxa de rotação estimada se torna menor que a taxa de rotação do motor (etapa 125 na fig. 5), através do que a fase estimada se move na direção de atraso de fase (etapa 126 da fig. 5).Petition 870190041176, of 5/2/2019, p. 25/100 / 26 becomes greater than 0 (step 121 in fig. 5). As a result, Vcmp becomes less than 0 through adder-subtractor 62, control unit PI 63, and multiplier 64 in fig. 4 (step 122 in fig. 5). In addition, the numerator in the calculation of the rotation rate estimation is decreased by the adder-subtractor 65 of fig. 4 (step 123 of fig. 5). As a result, the estimated rate of rotation calculated by divisor 66 in fig. 4 decreases (step 124 of fig. 5). As a result, the estimated rotation rate becomes lower than the motor rotation rate (step 125 in fig. 5), whereby the estimated phase moves in the direction of the phase delay (step 126 in fig. 5).

[0077] Como mostrado na fig. 5, se a fase atrasou-se devido a erro em uma constante, é executada correção, de modo a fazer a fase adiantar-se, e por outro lado, se a fase adiantou-se, é executada correção na direção de atraso de fase. Como resultado, a diferença entre a fase de rotação estimada e a fase de rotação real é gradualmente solucionada.[0077] As shown in fig. 5, if the phase has been delayed due to error in a constant, correction is performed, in order to make the phase advance, and on the other hand, if the phase has advanced, correction is performed in the direction of phase delay . As a result, the difference between the estimated rotation phase and the actual rotation phase is gradually resolved.

[0078] Assim, mesmo se ocorrer erro em uma constante, uma estimação de fase robusta contra erro em uma constante pode ser realizada. Note que como mostrado na expressão (12), o fato de a direção de correção de Vcmp inverter-se dependendo do sentido de rotação deve ser levado em consideração.[0078] Thus, even if an error occurs in a constant, a robust phase estimation against error in a constant can be performed. Note that as shown in expression (12), the fact that the correction direction of Vcmp reverses depending on the direction of rotation must be taken into account.

[0079] Assim, configurando a unidade de cálculo de taxa de rotação de partida 19 com base em expressões (12) e (13), torna-se possível executar controle de ativação robusto contra erro em uma constante, desse modo permitindo ativação estável da máquina rotativa de CA 4.[0079] Thus, configuring the starting rotation rate calculation unit 19 based on expressions (12) and (13), it becomes possible to perform robust activation control against error in a constant, thus allowing stable activation of the rotating AC machine 4.

[0080] Em seguida, um método para estimação e definição da fase de rotação de partida de operação será descrito.[0080] Next, a method for estimating and defining the rotation phase of the operation start will be described.

[0081] A fig. 6 mostra um exemplo da configuração da unidade de ajuste de fase de partida 20. A unidade de ajuste de fase de partida 20 mostrada na fig. 6 é configurada para transmitir uma fase de rotação de início de condução para a partida do controle de ativação, com base nos valores[0081] FIG. 6 shows an example of the configuration of the starting phase adjustment unit 20. The starting phase adjustment unit 20 shown in fig. 6 is configured to transmit a driving start rotation phase for the start of the activation control, based on the values

Petição 870190041176, de 02/05/2019, pág. 26/100 / 26 detectados de corrente iu e iw em um sistema de coordenadas de rotação. [0082] Especificamente, a unidade de ajuste de fase de partida 20 tem um circuito de comparação 82 que compara um valor de corrente detectado e um valor limiar de corrente, um circuito de retenção de amostra 83, um circuito de tabela de referência 84, uma unidade de comutação 81, um somador-subtrador 85, e um circuito de definição de fase 86. O circuito de comparação 82 detecta que uma das correntes de fase excedeu o valor limiar de corrente, e liga um sinalizador 1, e o resultado passa através do circuito de retenção de amostra 83. Depois, o circuito de tabela de referência 84 refere-se a uma tabela mostrada na fig. 7, e o circuito de definição de fase 86 ajusta uma fase de rotação de início de condução Θ0.Petition 870190041176, of 5/2/2019, p. 26/100 / 26 current iu and iw detected in a rotation coordinate system. [0082] Specifically, the starting phase adjustment unit 20 has a comparison circuit 82 that compares a detected current value and a current threshold value, a sample holding circuit 83, a reference table circuit 84, a switching unit 81, an adder-subtractor 85, and a phase definition circuit 86. Comparison circuit 82 detects that one of the phase currents has exceeded the current threshold value, and turns on a flag 1, and the result passes through sample holding circuit 83. Then, reference table circuit 84 refers to a table shown in fig. 7, and the phase definition circuit 86 adjusts a driving start rotation phase Θ0.

[0083] Em seguida, a operação da unidade de ajuste de fase de partida mostrada na fig. 6 será descrita com base nas figs. 7 e 8.[0083] Then, the operation of the starting phase adjustment unit shown in fig. 6 will be described based on figs. 7 and 8.

[0084] A fig. 7(a) é uma tabela mostrando a relação entre a fase de motor e as correntes CA trifásicas iu, iv e iw logo após o controle de ativação ter-se iniciado, no caso em que a máquina rotativa de CA 4 rotaciona no sentido de rotação de avanço. Como mostrado na fig. 7(a), a fase de rotação de partida para o controle de ativação pode ser dividida em seis regiões com base nos sinais das correntes CA trifásicas iu, iv e iw. Além disso, a fig. 7(b) é uma tabela mostrando a razão entre a fase de motor e as correntes CA trifásicas iu, iv e iw logo após o controle de ativação ter-se iniciado, no caso em que a máquina rotativa de CA 4 rotaciona no sentido de rotação inversa. A partir da comparação entre as figs. 7(a) e 7(b), as características são diferentes dependendo do sentido de rotação. Especificamente, a diferença das características é tal que uma corresponde a outra obtida quando a fase de motor logo após o início do controle de rotação é deslocada por 180 graus. Usando a razão mostrada nestas tabelas, a fase de rotação de início de condução Θ0 para o controle de ativação pode ser definida a intervalos de 1/6. Por conseguinte, uma vez que o controle de ativação é iniciado a partir de[0084] FIG. 7 (a) is a table showing the relationship between the motor phase and the three-phase AC currents iu, iv and iw shortly after the activation control has started, in the case where the rotating AC 4 machine rotates in the direction of forward rotation. As shown in fig. 7 (a), the starting rotation phase for the activation control can be divided into six regions based on the signals of the three-phase AC currents iu, iv and iw. In addition, fig. 7 (b) is a table showing the ratio between the motor phase and the three-phase AC currents iu, iv and iw right after the activation control has started, in the case where the rotating AC 4 machine rotates in the direction of reverse rotation. From the comparison between figs. 7 (a) and 7 (b), the characteristics are different depending on the direction of rotation. Specifically, the difference in characteristics is such that one corresponds to another obtained when the motor phase just after the start of the speed control is shifted by 180 degrees. Using the ratio shown in these tables, the driving start rotation phase Θ0 for the activation control can be set at 1/6 intervals. Therefore, once the activation control is started from

Petição 870190041176, de 02/05/2019, pág. 27/100 / 26 uma fase mais próxima à fase real, pode ser reduzido torque desnecessário. [0085] Como mostrado na fig. 8, em um ponto A, o controle de ativação (condução) é iniciado, e o inversor é ativado. Neste momento, uma vez que a fase de motor não é obtida logo após o controle de ativação ter-se iniciado, a fase de rotação de início de condução é definida (o valor integral do integrador é usado como a fase de rotação de início de condução) sem mudar o sistema de controle. Por conseguinte, em um ponto B, uma vez que a fase de rotação estimada 0' não é um valor verdadeiro, mas inclui erro de fase, a corrente flui.Petition 870190041176, of 5/2/2019, p. 27/100 / 26 a phase closer to the real phase, unnecessary torque can be reduced. [0085] As shown in fig. 8, at a point A, the activation (driving) control is started, and the inverter is activated. At this point, since the motor phase is not obtained immediately after the activation control has started, the driving start rotation phase is defined (the integral value of the integrator is used as the starting phase rotation phase). driving) without changing the control system. Therefore, at a point B, since the estimated rotation phase 0 'is not a true value, but includes phase error, the current flows.

[0086] A unidade de ajuste de fase de partida 20 detecta correntes iu e iw das correntes CA trifásicas, e em um ponto C, quando uma corrente de uma fase das três fases se tornou igual a ou maior que um dado valor limiar Ioc0, liga sinalizadores 1 e 2 mostradas na fig. 6. A unidade de ajuste de fase de partida 20 diz respeito à fase de rotação de início de condução 00 proveniente da tabela mostrada na fig. 7(a) uma vez, e em um ponto D, ajusta a fase de rotação de início de condução 00 como a fase de rotação de partida do controle de ativação, para o integrador 16.[0086] The starting phase adjustment unit 20 detects currents iu and iw of three-phase AC currents, and at a point C, when a current of one phase of the three phases has become equal to or greater than a given threshold value Ioc0, connects flags 1 and 2 shown in fig. 6. The start phase adjustment unit 20 refers to the start conduction rotation phase 00 from the table shown in fig. 7 (a) once, and at a point D, set the start driving rotation phase 00 as the activation control start rotation phase, for integrator 16.

[0087] Em um ponto E, a corrente iv é igual a ou maior que o valor limiar Ioc0, mas uma vez que a sinalizador 2 da saída do circuito de retenção de amostra 83 não se altera, não é feita referência à tabela.[0087] At a point E, the current iv is equal to or greater than the threshold value Ioc0, but since the signal 2 of the output of the sample holding circuit 83 does not change, no reference is made to the table.

[0088] Além disso, a tabela da fig. 7(a) é para o sentido de rotação de avanço. Por conseguinte, no caso em que a máquina rotativa de CA 4 rotaciona no sentido de rotação inversa, usando as características deslocadas por 180 graus entre si dependendo do sentido de rotação, 180 graus (π rad) é acrescido como um valor de correção.[0088] In addition, the table in fig. 7 (a) is for the forward rotation direction. Therefore, in the case where the AC 4 rotating machine rotates in the reverse rotation direction, using the characteristics shifted 180 degrees from each other depending on the direction of rotation, 180 degrees (π rad) is added as a correction value.

[0089] Além disso, assume-se que o sentido de rotação acima é obtido com antecedência por outro método.[0089] Furthermore, it is assumed that the direction of rotation above is obtained in advance by another method.

[0090] Assim, a fase de rotação de início de condução 00 pode ser definida a intervalos de 60 graus, e o controle de ativação pode ser iniciado a[0090] Thus, the rotation phase of start of conduction 00 can be set at 60 degree intervals, and the activation control can be started at

Petição 870190041176, de 02/05/2019, pág. 28/100 / 26 partir de uma fase mais próxima à fase de motor real. Por conseguinte, os problemas descritos previamente podem ser solucionados, e a máquina rotativa de CA 4 pode ser estavelmente ativada.Petition 870190041176, of 5/2/2019, p. 28/100 / 26 starting from a phase closer to the actual motor phase. Therefore, the problems described previously can be solved, and the rotating AC 4 machine can be stably activated.

[0091] Uma vez que a fase de rotação de início de condução pode ser definida a intervalos de 60 graus, a fase se torna mais próxima à fase de motor real, mas não coincide perfeitamente com a fase de motor real, deixando, assim, desvio de fase. O desvio de fase é solucionado pela unidade de cálculo de taxa de rotação de partida 19 executando a correção mostrada na fig. 5.[0091] Since the driving start rotation phase can be set at 60 degree intervals, the phase becomes closer to the actual motor phase, but does not match perfectly with the actual motor phase, thus leaving phase shift. The phase shift is solved by the starting rotation rate calculation unit 19 by executing the correction shown in fig. 5.

[0092] Um tempo SPO [s] definido como sendo suficientemente mais curto que o período de controle de ativação SP [s] é definido com antecedência para a unidade de ajuste de fase de partida 20. No processamento pela unidade de ajuste de fase de partida 20, se o tempo SPO [s] expirou-se sem quaisquer das correntes de fase alcancem o valor limiar Ioc0, pode considerar-se que, em controle de corrente zero, o estado de rotação é em um nível que não provoca corrente de distúrbio desnecessária. Por conseguinte, a fase para o integrador 16 é definida em 0, e o controle de ativação permanece como está. SPO é definido, por exemplo, em 1/10 de SP. Na modalidade 1, SPO é definido em cerca de 10 [ms].[0092] An SPO time [s] defined as being sufficiently shorter than the activation control period SP [s] is defined in advance for the starting phase adjustment unit 20. In processing by the phase adjustment unit of starting 20, if the SPO time [s] has expired without any of the phase currents reaching the threshold value Ioc0, it can be considered that, in zero current control, the rotation state is at a level that does not cause unnecessary disturbance. Therefore, the phase for integrator 16 is set to 0, and the activation control remains as it is. SPO is defined, for example, in 1/10 of SP. In mode 1, SPO is set to about 10 [ms].

[0093] Assim, de acordo com a modalidade 3, no controle de ativação pelo aparelho de controle 1 para uma máquina rotativa de CA, a unidade de ajuste de fase de partida 20 pode ajustar a fase de rotação de início de condução com precisão de intervalo de 60 graus, com base no comportamento de corrente durante um período a partir do momento de ativação do conversor de potência 3, que é suficientemente mais curto que o período de controle de ativação. Por conseguinte, a amplitude de corrente e choque binário logo após o controle de ativação ter-se iniciado podem ser reduzidos, desse modo obtendo o efeito de possibilitar reativação segura e estável.[0093] Thus, according to modality 3, in the activation control by the control device 1 for an AC rotating machine, the starting phase adjustment unit 20 can adjust the driving start rotation phase with precision of 60 degree interval, based on the current behavior during a period from the moment of activation of the power converter 3, which is sufficiently shorter than the activation control period. Consequently, the amplitude of current and binary shock shortly after the activation control has started can be reduced, thereby obtaining the effect of enabling safe and stable reactivation.

[0094] Além disso, o circuito mostrado na fig. 5 que incorpora expressões (12) e (13) é aplicado à unidade de cálculo de taxa de rotação de[0094] In addition, the circuit shown in fig. 5 that incorporates expressions (12) and (13) is applied to the unit of rotation rate calculation of

Petição 870190041176, de 02/05/2019, pág. 29/100 / 26 partida 19 descrita na modalidade 1, de modo que a tensão de eixo-d é controlada para ser zero. Por conseguinte, a diferença entre a fase de rotação de início de condução fixada pela unidade de ajuste de fase de partida 20 e a fase de motor real é gradualmente solucionada, desse modo obtendo o efeito de possibilitar controle de ativação robusto contra erro em uma constante, e de ativar estavelmente a máquina rotativa de CA 4.Petition 870190041176, of 5/2/2019, p. 29/100 / 26 start 19 described in mode 1, so that the d-axis tension is controlled to be zero. Consequently, the difference between the start driving rotation phase fixed by the start phase adjustment unit 20 and the actual motor phase is gradually resolved, thereby achieving the effect of enabling robust activation control against error at a constant , and to stably activate the AC rotating machine 4.

Modalidade 2 [0095] Doravante, a modalidade 2 da presente invenção será descrita com base nos desenhos. A fig. 9 é um diagrama de configuração de um aparelho de controle 41 para uma máquina rotativa de CA de acordo com a modalidade 2 da presente invenção. Nos desenhos, os componentes que são os mesmos ou que correspondem àqueles mostrados na fig. 1 são designados pelos menos números de referência. Além disso, as figs. 10 e 11 são diagramas para explicar a configuração e operação de uma unidade de ajuste de fase de partida.Mode 2 [0095] Hereinafter, mode 2 of the present invention will be described based on the drawings. Fig. 9 is a configuration diagram of a control device 41 for a rotating AC machine according to embodiment 2 of the present invention. In the drawings, the components that are the same or that correspond to those shown in fig. 1 are designated by the least reference numbers. In addition, figs. 10 and 11 are diagrams to explain the configuration and operation of a starting phase adjustment unit.

[0096] Na modalidade 2, a configuração e operação de uma unidade de ajuste de fase de partida 44 de um circuito de controle de ativação 43 em um circuito de controle 42 são diferentes daquelas da modalidade 1.[0096] In mode 2, the configuration and operation of a starting phase adjustment unit 44 of an activation control circuit 43 in a control circuit 42 are different from those of mode 1.

[0097] No aparelho de controle 41 para uma máquina rotativa de CA da modalidade 2, se comparado com a configuração da modalidade 1, a entrada da unidade de ajuste de fase de partida 44 é alterada dos valores de corrente de detecção iu e iw em eixos de coordenadas em descanso para a corrente detectada id em um sistema de coordenadas de rotação, e a fase de rotação de início de condução para iniciar controle de ativação é definida com base no valor detectado de corrente id.[0097] In the control device 41 for a rotary AC machine of mode 2, compared to the configuration of mode 1, the input of the start phase adjustment unit 44 is changed from the detection current values iu and iw in rest coordinate axes for the detected current id in a rotation coordinate system, and the start conduction rotation phase for starting activation control is defined based on the detected current id value.

[0098] Uma vez que a configuração é a mesma que aquela da modalidade 1, exceto quanto à unidade de ajuste de fase de partida 44, a operação da unidade de ajuste de fase de partida 44 será descrita.[0098] Since the configuration is the same as that of mode 1, except for the start phase adjustment unit 44, the operation of the start phase adjustment unit 44 will be described.

[0099] As figs. 10(a) e 10(b) mostram a relação entre a fase de motor[0099] Figs. 10 (a) and 10 (b) show the relationship between the motor phase

Petição 870190041176, de 02/05/2019, pág. 30/100 / 26 e as correntes detectadas id e iq logo após o controle de ativação ter-se iniciado.Petition 870190041176, of 5/2/2019, p. 30/100 / 26 and the detected currents id and iq right after the activation control has started.

[00100] A fig. 10(a) mostra o caso em que a máquina rotativa de CA 4 rotaciona em sentido de avanço, e a fig. 10(b) mostra o caso em que a máquina rotativa de CA 4 rotaciona em sentido contrário. A fim de iniciar estavelmente o controle de ativação, levando-se em consideração elevação da frequência angular de rotação estimada, é desejável ajustar a fase de rotação de início de condução Θ0 para o controle de ativação de modo a adiantar-se, se a máquina rotativa de CA 4 rotaciona no sentido de avanço, e a atrasar-se, se a máquina rotativa de CA 4 rotaciona/em sentido inverso.[00100] FIG. 10 (a) shows the case where the rotating AC machine 4 rotates in the forward direction, and fig. 10 (b) shows the case where the AC 4 rotating machine rotates in the opposite direction. In order to start the activation control stably, taking into account the elevation of the estimated angular frequency of rotation, it is desirable to adjust the rotation phase of start of conduction Θ0 for the activation control in order to get ahead, if the machine AC 4 rotary rotates in the forward direction, and to be delayed, if the AC 4 rotary machine rotates / in reverse.

[00101] Portanto, como mostrado na fig. 11, a unidade de ajuste de fase de partida 44 é configurada de tal modo que, se o sinal da corrente detectada id para uma fase específica for positivo, a fase de rotação de início de condução Θ0 é definida em 180 graus (π rad), e se o sinal for negativo, a fase Θ0 é definida em 0, usando uma unidade de comutação 91.[00101] Therefore, as shown in fig. 11, the start phase adjustment unit 44 is configured in such a way that, if the detected current signal id for a specific phase is positive, the start conduction rotation phase Θ0 is set to 180 degrees (π rad) , and if the signal is negative, phase Θ0 is set to 0, using switching unit 91.

[00102] No caso em que a máquina rotativa de CA 4 rotaciona em sentido de avanço, se o sinal da corrente detectada id for positivo, Θ0 é ajustado em 180 graus (π rad), através do que o integrador inicia cálculo integral a partir de 180 graus (π rad). Por conseguinte, o controle de ativação é necessariamente iniciado a partir de uma fase de adiantamento. Por outro lado, no caso em que a máquina rotativa de CA 4 rotaciona em sentido inverso, se o sinal da corrente detectada id for positivo, fase de rotação de início de condução Θ0 é definida em 180 graus (π rad), através do que o controle de ativação é necessariamente iniciado a partir de uma fase de atraso relativamente à fase da máquina rotativa AC 4. Assim, choque binário pode ser reduzido, e ativação estável pode ser realizada.[00102] In the case where the AC 4 rotating machine rotates in the forward direction, if the current detected signal id is positive, Θ0 is adjusted 180 degrees (π rad), whereby the integrator starts integral calculation from 180 degrees (π rad). Therefore, the activation control is necessarily started from an advance phase. On the other hand, in the case where the AC 4 rotating machine rotates in reverse, if the detected current signal id is positive, the start conduction rotation phase Θ0 is defined in 180 degrees (π rad), whereby the activation control is necessarily initiated from a delay phase in relation to the AC 4 rotating machine phase. Thus, binary shock can be reduced, and stable activation can be carried out.

[00103] Uma vez que a fase de rotação de início de condução é definida em intervalos de 180 graus, desvio de fase em relação à fase do motor é deixada. O desvio de fase é solucionado pela unidade de cálculo de[00103] Once the driving start rotation phase is defined in 180 degree intervals, phase shift in relation to the motor phase is left. The phase shift is solved by the unit of calculation of

Petição 870190041176, de 02/05/2019, pág. 31/100 / 26 taxa de rotação de partida 19 executando a correção mostrada na fig. 5, como descrito na modalidade 1.Petition 870190041176, of 5/2/2019, p. 31/100 / 26 starting rotation rate 19 executing the correction shown in fig. 5, as described in mode 1.

[00104] Assim, de acordo com a modalidade 2, no controle de ativação pelo aparelho de controle 41 para uma máquina rotativa de CA, a unidade de ajuste de fase de partida 44 pode ajustar a fase inicial para o controle de ativação de modo a adiantar, se a máquina rotativa de CA rotaciona na direção de avanço, e atrasar, se a máquina rotativa de CA rotaciona na direção inversa em relação à fase da máquina rotativa de CA, com base no comportamento da corrente id durante um período a partir do momento de ativação do conversor de potência 3, que é suficientemente mais curto que o período de controle de ativação. Por conseguinte, pode ser reduzida ocorrência de sobrecorrente e choque binário logo após o controle de ativação ter-se iniciado, desse modo obtendo o efeito de possibilitar reativação segura e estável.[00104] Thus, according to mode 2, in the activation control by the control device 41 for a rotating AC machine, the starting phase adjustment unit 44 can adjust the initial phase for the activation control in order to advance, if the AC rotating machine rotates in the forward direction, and delay, if the AC rotating machine rotates in the reverse direction in relation to the phase of the AC rotating machine, based on the behavior of the current id during a period from the activation time of the power converter 3, which is sufficiently shorter than the activation control period. Therefore, the occurrence of overcurrent and binary shock can be reduced soon after the activation control has started, thus obtaining the effect of enabling safe and stable reactivation.

Modalidade 3 [00105] Doravante, a modalidade 3 da presente invenção será descrita com base nos desenhos. A fig. 12 é um diagrama de configuração de um aparelho de controle 51 para uma máquina rotativa de CA de acordo com a modalidade 3 da presente invenção. No desenho, os componentes que são os mesmos ou que correspondem àqueles mostrados na fig. 1 são designados pelos mesmos números de referência. Além disso, as figs. 13 a 15 são diagramas para explicar a configuração e operação de uma unidade de ajuste de fase de partida 54.Mode 3 [00105] Hereinafter, mode 3 of the present invention will be described based on the drawings. Fig. 12 is a configuration diagram of a control device 51 for a rotating AC machine according to embodiment 3 of the present invention. In the drawing, the components that are the same or that correspond to those shown in fig. 1 are designated by the same reference numbers. In addition, figs. 13 to 15 are diagrams to explain the configuration and operation of a starting phase adjustment unit 54.

[00106] Na modalidade 3, conforme comparado com o aparelho de controle 1 para uma máquina rotativa de CA da modalidade 1, a unidade de ajuste de fase de partida 54 é adicionalmente provida em um circuito de controle de ativação 53 de um circuito de controle 52, desse modo possibilitando comutação de controle de ativação para controle vetorial sem sensores sem choque.[00106] In mode 3, as compared with the control device 1 for a rotary AC machine of mode 1, the starting phase adjustment unit 54 is additionally provided in an activation control circuit 53 of a control circuit 52, thus enabling switching from activation control to vector control without shock-free sensors.

Petição 870190041176, de 02/05/2019, pág. 32/100 / 26 [00107] Uma vez que a configuração é a mesma que aquela da modalidade 1, exceto para a unidade de ajuste de fase de partida 54, a operação da unidade de ajuste de fase de partida 54 será descrita.Petition 870190041176, of 5/2/2019, p. 32/100 / 26 [00107] Since the configuration is the same as that of mode 1, except for the start phase adjustment unit 54, the operation of the start phase adjustment unit 54 will be described.

[00108] Como descrita na modalidade 1, a máquina rotativa de CA 4 pode ser estavelmente ativada pelo controle de ativação. No entanto, na configuração da unidade de cálculo de taxa de rotação de partida 19 mostrada na fig. 4, se os sinais do sentido de rotação e a direção de correção de Vcmp forem diferentes entre si no cálculo da expressão (12) (ou seja, um sentido de rotação é oposto a uma instrução), a fase de rotação de partida de operação estimada pela unidade de cálculo de taxa de rotação de partida 19 inclui erro. Se o controle estacionário é iniciado com a fase incluindo o erro definido como uma fase de rotação de partida de operação para o controle estacionário, corrente de torque desnecessário flui e ocorre choque binário. No pior dos casos, há circulação de corrente em excesso, e o controle estacionário não pode ser iniciado.[00108] As described in mode 1, the rotating AC 4 machine can be stably activated by the activation control. However, in the configuration of the starting rotation rate calculation unit 19 shown in fig. 4, if the signs of the direction of rotation and the correction direction of Vcmp are different in the calculation of the expression (12) (that is, a direction of rotation is opposite to an instruction), the phase of rotation of the starting operation estimated by the starting rotation rate calculation unit 19 includes error. If the stationary control is started with the phase including the error defined as an operating start rotation phase for the stationary control, unnecessary torque current flows and binary shock occurs. In the worst case, excess current is circulated, and stationary control cannot be initiated.

[00109] A fim de solucionar o problema provocado quando o controle de ativação passa para o controle estacionário, a unidade de ajuste de fase de partida 54 é adicionalmente provida.[00109] In order to solve the problem caused when the activation control switches to stationary control, the start phase adjustment unit 54 is additionally provided.

[00110] Doravante, a configuração e operação da unidade de ajuste de fase de partida 54 será descrita.[00110] Hereinafter, the configuration and operation of the starting phase adjustment unit 54 will be described.

[00111] A unidade de ajuste de fase 54 opera apenas em um período de ciclo de controle Ts ao passar para controle vetorial sem sensores normal após o período de controle de ativação SP ter finalizado.[00111] The phase adjustment unit 54 operates only in a Ts control cycle period when switching to vector control without normal sensors after the SP activation control period has ended.

[00112] A fig. 13 mostra a relação entre vetores de instrução de tensão no caso em que controle de corrente zero é executado pelo controle de ativação. A fim de controlar a corrente da máquina rotativa de CA 4 que está rotacionando de modo a chegar a zero, tensão correspondente a tensão induzida sem carga da máquina rotativa de CA 4 deve ser transmitida a partir do conversor de potência 3, apenas no eixo-Q do eixo do motor. No entanto,[00112] FIG. 13 shows the relationship between voltage instruction vectors in the case where zero current control is performed by the activation control. In order to control the current of the AC 4 rotating machine that is rotating so as to reach zero, voltage corresponding to the no-load induced voltage of the AC 4 rotating machine must be transmitted from the power converter 3, only on the spindle. Q of the motor shaft. However,

Petição 870190041176, de 02/05/2019, pág. 33/100 / 26 como mostrado na fig. 13, se o controle de corrente zero é executado com o eixo de controle deslocado por Δθ a partir do eixo atual, a instrução de tensão de eixo-d vd*'e a instrução de tensão de eixo-q vq*' são transmitidas sobre o eixo de controle, como mostrado na fig. 3. A relação entre a instrução de tensão de eixo-d vd*'e a instrução de tensão de eixo-q vq*' é representada pelas expressões (14) e (15).Petition 870190041176, of 5/2/2019, p. 33/100 / 26 as shown in fig. 13, if zero current control is performed with the control axis displaced by Δθ from the current axis, the d-axis voltage instruction vd * 'and the q-axis voltage instruction vq *' are transmitted over the control axis, as shown in fig. 3. The relationship between the d-axis voltage instruction vd * 'and the q-axis voltage instruction vq *' is represented by expressions (14) and (15).

[Expressão 10] vd*'= vq sin Δθ (14) vq*'= vq cos Δθ (15) [00113] Portanto, o erro de fase Δθ é calculado usando a expressão (16) a partir das instruções de tensão vd*'e vq*'no controle de ativação, e o erro de fase Δθ é adicionado à fase de rotação estimada θ1'^ momento de passagem do controle de ativação para o controle estacionário obtido pelo controle de ativação, como mostrado pela expressão (17). Assim, a fase de rotação de partida de operação θ1 para o controle estacionário é calculada, e a fase θ1 é definida como a fase de rotação de partida de operação do controle estacionário, para o integrador 16.[Expression 10] vd * '= vq sin Δθ (14) vq *' = vq cos Δθ (15) [00113] Therefore, the Δθ phase error is calculated using expression (16) from the voltage instructions vd * 'and vq *' in the activation control, and the phase error Δθ is added to the estimated rotation phase θ1 '^ moment of transition from the activation control to the stationary control obtained by the activation control, as shown by expression (17) . Thus, the operating start rotation phase θ1 for stationary control is calculated, and phase θ1 is defined as the operating start rotation phase of stationary control, for integrator 16.

[Expressão 11][Expression 11]

Δθ = arctan (vd*'/ vq*')...........(16) θ1 = θ1'+ Δθ ...........(17) [00114] A fig. 14 mostra um exemplo de configuração da unidade de ajuste de fase de partida 54.Δθ = arctan (vd * '/ vq *') ........... (16) θ1 = θ1 '+ Δθ ........... (17) [00114] A fig. 14 shows an example of setting the starting phase adjustment unit 54.

[00115] A fase de rotação de partida de operação θ1 é calculada a partir das instruções de tensão vd* e vq* e a fase de rotação estimada θ1'através de um somador-subtrador 101, um divisor 102 e uma unidade de cálculo 103.[00115] The operating start rotation phase θ1 is calculated from the voltage instructions vd * and vq * and the estimated rotation phase θ1 'through a summation-subtractor 101, a divisor 102 and a calculation unit 103 .

[00116] A seguir, uma série de operações no controle de ativação da modalidade 3 será descrita com base na fig. 15.[00116] Next, a series of operations in the mode 3 activation control will be described based on fig. 15.

[00117] Na fig. 15, variação na fase real está indicada por uma linha pontilhada, e variação na fase de rotação estimada está indicada por uma linha[00117] In fig. 15, variation in the actual phase is indicated by a dotted line, and variation in the estimated rotation phase is indicated by a line

Petição 870190041176, de 02/05/2019, pág. 34/100 / 26 sólida.Petition 870190041176, of 5/2/2019, p. 34/100 / 26 solid.

[00118] Durante um certo período a partir de reativação do inversor, o aparelho de controle 51 para uma máquina rotativa de CA da modalidade 3 executa o controle de ativação descrito na modalidade 1, antes de executar controle vetorial sem sensores estacionário.[00118] During a certain period after reactivation of the inverter, the control device 51 for a rotary AC machine of mode 3 performs the activation control described in mode 1, before executing vector control without stationary sensors.

[00119] Em uma operação específica na ativação, primeiro, condução é iniciada recebendo uma instrução de operação em um ponto A, a unidade de ajuste de fase de partida 20 opera em um ponto B, e depois a fase de rotação de início de condução Θ0 é fixada com base em corrente obtida logo após o início da condução, em um ponto C.[00119] In a specific operation on activation, first, driving is started by receiving an operating instruction at a point A, the starting phase adjustment unit 20 operates at a point B, and then the driving start rotation phase Θ0 is fixed based on the current obtained immediately after the start of conduction, at a point C.

[00120] Posteriormente, enquanto é iniciada condução, no controle de ativação, a amplitude da tensão CA é ajustada, de tal modo que a corrente de fase CA tem uma amplitude de corrente predeterminada, e ao mesmo tempo, a frequência angular de rotação e a fase de rotação da máquina rotativa de CA são estimadas com base na corrente detectada e na instrução de tensão.[00120] Subsequently, while driving starts, in the activation control, the amplitude of the AC voltage is adjusted, such that the AC phase current has a predetermined current amplitude, and at the same time, the angular frequency of rotation and The rotation phase of the AC rotating machine is estimated based on the detected current and the voltage instruction.

[00121] Depois, ao passar para o controle estacionário, em um ponto D, a sinalizador de controle de ativação altera-se, de modo que o controle de ativação passa para o controle estacionário, e a unidade de ajuste de fase de partida 54 opera. A unidade de ajuste de fase de partida 54 calcula a fase de rotação real Θ0 da máquina rotativa de CA a partir do ângulo de fase de rotação estimado 01' e a instrução de tensão no momento de passar do controle de ativação para o controle estacionário, e depois em um ponto E, ajusta a fase Θ1.[00121] Then, when switching to stationary control, at a point D, the activation control flag changes, so that the activation control passes to stationary control, and the starting phase adjustment unit 54 opera. The starting phase adjustment unit 54 calculates the actual rotation phase Θ0 of the AC rotating machine from the estimated rotation phase angle 01 'and the voltage instruction when moving from activation control to stationary control, and then at point E, adjust the phase Θ1.

[00122] Uma instrução de torque surge após o controle estacionário ser iniciado.[00122] A torque instruction appears after the stationary control is started.

[00123] Note-se que também a configuração onde a unidade de ajuste de fase de partida 54 é adicionalmente provida no circuito de controle de ativação 11 do aparelho de controle 41 para uma máquina rotativa de CA da modalidade 2 pode obter o mesmo efeito que no aparelho de controle 51 para[00123] Note that also the configuration where the starting phase adjustment unit 54 is additionally provided in the activation control circuit 11 of the control device 41 for a rotary AC machine of mode 2 can achieve the same effect as on the recording equipment 51 to

Petição 870190041176, de 02/05/2019, pág. 35/100 / 26 uma máquina rotativa de CA da modalidade 3.Petition 870190041176, of 5/2/2019, p. 35/100 / 26 a rotary AC machine of mode 3.

[00124] Assim, de acordo com a modalidade 3, ao passar do controle de ativação para o controle estacionário pelo aparelho de controle 51 para uma máquina rotativa de CA, mesmo se existe erro entre a fase de rotação estimada e a fase de rotação real, a fase de rotação de partida de operação para o controle estacionário pode ser apropriadamente definida, através do que o inversor pode ser delicadamente reativado. Por conseguinte, mesmo logo após a partida de condução ou logo após a partida de operação estacionária, ocorrência de corrente excessiva ou choque binário pode ser impedida, por meio disso, o efeito de permitir reativação segura e estável é obtido.[00124] Thus, according to modality 3, when switching from activation control to stationary control by control device 51 to an AC rotating machine, even if there is an error between the estimated rotation phase and the actual rotation phase , the rotation phase of the operation start for stationary control can be appropriately defined, whereby the inverter can be gently reactivated. Therefore, even after the driving start or just after starting the stationary operation, the occurrence of excessive current or binary shock can be prevented, thereby the effect of allowing safe and stable reactivation is obtained.

APLICABILIDADE INDUSTRIAL [00125] A presente invenção refere-se a controle por inversor sem o uso de sensores de posição, particularmente, controle de ativação para uma máquina síncrona rotativa CA usando ímã permanente, e é aplicável a vários aparelhos de controle para uma máquina rotativa de CA.INDUSTRIAL APPLICABILITY [00125] The present invention relates to inverter control without the use of position sensors, particularly activation control for an AC rotary synchronous machine using a permanent magnet, and is applicable to various control devices for a rotating machine from CA.

Claims

1. Control apparatus for a rotating AC machine, the control apparatus comprising:

- a control circuit (2) that generates a voltage instruction based on a current instruction, and generates a switching instruction based on the voltage instruction;

- a power converter (3) that generates AC voltage having controlled amplitude and controlled angular frequency, based on the switching instruction; and

- a current detector (5) that detects AC phase current flowing in the AC rotating machine (4) driven by the output of the power converter (3), the control device for an AC rotating machine (4) characterized by the fact that the control circuit (2) performs, for the AC rotary machine (4) in free running state, activation control of activation of the power converter (3) to activate the rotary AC machine (4) based in the current instruction to prevent the AC rotating machine (4) from causing torque, and has a starting phase adjustment unit (20) that adjusts a rotation phase at the start of the activation control, based on the direction of rotation of the rotating AC machine (4) at the beginning of the activation control and at the polarity of the current detected by the current detector (5) at the beginning of the activation control.

Control device for an AC rotary machine according to claim 1, characterized in that a q-axis current instruction of the current instruction is set to zero.

3. Control device for an AC rotary machine according to claim 1 or 2, characterized by the fact that at the start of the activation control, the start phase adjustment unit (20) selects a

Petition 870190041176, of 5/2/2019, p. 37/100 of the six phases that make an estimated initial rotation phase advance, based on the rotation direction of the AC rotating machine (4) in the current polarity for each phase detected by the current detector (5), and adjust the phase selected as the initial rotation phase.

4. Control device for an AC rotary machine according to claim 1 or 2, characterized by the fact that at the start of the activation control, the start phase adjustment unit (44) selects one of the two phases that make up an initial estimated rotation phase advances, based on the rotation direction of the AC rotating machine (4), and the current polarity for a specific phase detected by the current detector (5), and sets the selected phase as the initial rotation.

Control device for a rotating AC machine according to any one of claims 1 to 4, characterized by the fact that the control circuit (2) has:

- a starting rotation rate calculation unit (19) that, in an activation control period from the power converter activation time (3) until a predetermined period elapses, performs PI control using the difference between a instruction of d-axis voltage and zero as the introduction for the PI control, and estimates an angular frequency of rotation of the AC rotary machine (4), based on a PI control calculation result, the current detected by the current (5), and a q-axis voltage instruction.

6. Control device for an AC rotary machine according to claim 5, characterized by the fact that the control circuit (2) also has a starting phase adjustment unit (54) that calculates, when moving for stationary control after the activation control has ended, a rotation phase at the start of the stationary control, from a relationship of two axis voltage instruction values during the activation control and an estimated rotation phase calculated

Petition 870190041176, of 5/2/2019, p. 38/100 during activation control.

7. Activation control method for a rotary AC machine, which performs, for the rotary AC machine (4) in free running state, activation control of activation of the power converter (3) to activate the rotary machine of AC AC (4), based on the current instruction to prevent the rotating AC machine (4) from causing torque, the method characterized by comprising the steps of:

- a first step of adjusting a rotation phase at the start of the activation control, based on the rotation direction of the AC rotating machine (4) at the start of the activation control, and the polarity of AC phase current flowing in the machine AC rotary (4) at the start of the activation control, and to activate a power converter (3) that drives the AC rotary machine (4); and

- a second step of, in an activation control period from the power converter activation time (3) until a predetermined period elapses, execute PI control using the difference between a d-axis and zero voltage instruction as input to PI control, and estimates an angular frequency of rotation of the AC rotating machine (4), based on a calculation result of the PI control, the AC phase current flowing in the AC rotating machine, and an instruction of q-axis tension.

8. Activation control method for an AC rotating machine according to claim 7, the activation control method characterized by still performing:

- a third step of calculating, at the moment of switching to stationary control after the activation control has ended, a phase of rotation at the start of the stationary control from a relation of two axis instruction values during the period activation control and an estimated rotation phase calculated during the activation control period.